糖液的制造方法与流程

1.本发明涉及由含纤维素生物质制造能够在发酵原料等中使用的糖液的方法。


背景技术：

2.以糖质作为原料的化学品的发酵生产工艺被利用于各种工业原料生产。作为成为该发酵原料的糖质，现在，在工业上使用来源于甘蔗、淀粉、甜菜等食用原料的物质，但从由今后的世界人口增加引起的食用原料价格暴涨、或与食用竞争这样的伦理侧面考虑，由可再生的非食用资源即含纤维素生物质更有效率地制造糖液的工艺、或以所得的糖液作为发酵原料而有效率地转变为工业原料的工艺的构建成为今后的课题。
3.含纤维素生物质原料中的糖质被埋入到形成复杂结构的细胞壁中。因此，为了使酶有效率地起作用，优选在酶水解之前，对生物质原料实施碱处理。
4.例如，公开了为了提高纤维素的酶水解速度，将进行使纤维素含有物与碱水溶液接触的碱处理、重复利用碱性滤液的特定的前处理应用于含纤维素生物质，从而糖液以高纯度含有糖(专利文献1)。
5.此外，公开了将含有纤维素的植物生物质原料用包含氨的处理剂进行处理并浸渍于40～100℃的水中，使多糖在水中溶出，获得用于供到酶糖化工序的酶糖化用原料。根据本发明，可以有效率地进行酶糖化，因此，能够用于使糖的生产效率提高了的糖的制造方法(专利文献2)。
6.然而，具有在进行碱处理时产生的有机酸、芳香族化合物这样的发酵抑制物质混入到糖液这样的品质课题，依然要求发酵抑制物质减少了的纤维素糖液的制造方法。
7.现有技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：wo2017/170552号
10.专利文献2：wo2012/096236号


技术实现要素：

11.发明所要解决的课题
12.本发明的目的是提供在由含纤维素生物质制造糖液时，减少由含纤维素生物质的碱处理而产生的有机酸、芳香族化合物这样的发酵抑制物质的方法。
13.用于解决课题的方法
14.本发明人这次发现，如果将含纤维素生物质粉碎直到特定的粉碎程度，使其与碱性水性介质接触而添加水，将添加了水的前处理生物质进行固液分离，将前处理生物质水解，则能够有效率地获得发酵抑制物质减少了的糖液。
15.本发明基于这样的认识，由以下[1]～[10]构成。
[0016]
[1]一种糖液的制造方法，其以含纤维素生物质作为原料，且包含下述工序：
[0017]
工序(1)：以不通过筛孔为1mm的筛子的重量比例以干燥重量计成为50％以下的方
式将含纤维素生物质粉碎的工序；
[0018]
工序(2)：使工序(1)中获得的粉碎生物质与碱性水性介质接触，从而获得前处理生物质的工序；
[0019]
工序(3)：向工序(2)中获得的前处理生物质中添加水并进行固液分离，获得含纤维素固体成分的工序；以及
[0020]
工序(4)：将工序(3)中获得的含纤维素固体成分水解，从而获得糖液的工序。
[0021]
[2]根据[1]所述的糖液的制造方法，上述工序(2)为使碱性介质通液于上述工序(1)中获得的粉碎生物质，从而获得前处理生物质的工序。
[0022]
[3]根据[1]或[2]所述的糖液的制造方法，上述工序(2)为将上述工序(1)中获得的粉碎生物质和碱性介质供给到过滤器，使用该过滤器使粉碎生物质与碱性介质通液的工序。
[0023]
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的糖液的制造方法，上述工序(2)的碱性水性介质为包含氢氧化钠和/或氢氧化钾的水性介质。
[0024]
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的糖液的制造方法，上述工序(3)的固液分离为压榨。
[0025]
[6]根据[1]～[5]中任一项所述的糖液的制造方法，上述含纤维素生物质为蔗渣。
[0026]
[7]根据[1]～[6]中任一项所述的糖液的制造方法，其进一步包含下述工序(5)：使工序(4)中获得的糖液通过纳滤膜或反渗透膜进行过滤，作为非透过液而回收糖液，将透过液再利用到在工序(3)中添加到前处理生物质中的水的工序。
[0027]
[8]一种含纤维素固体成分，其含有粉碎含纤维素生物质和碱性水性介质，所述粉碎含纤维素生物质的不通过筛孔为1mm的筛子的重量比例以干燥重量计为50％以下，所述含纤维素固体成分的含水率为50重量％以上且小于70重量％。
[0028]
[9]根据[8]所述的含纤维素固体成分，上述含纤维素生物质为蔗渣。
[0029]
[10]一种粉碎含纤维素生物质，其不通过筛孔为1mm的筛子的重量比例以干燥重量计为40～50％。
[0030]
发明的效果
[0031]
根据本发明，可以获得来源于含纤维素生物质的碱处理的发酵抑制物质减少了的高纯度的糖液。
附图说明
[0032]
图1为显示本发明的糖液的制造方法的一例的工序流程图。
具体实施方式
[0033]
本发明为以含纤维素生物质作为原料的糖液的制造方法，其特征在于，包含下述工序：工序(1)：以不通过筛孔为1mm的筛子的比例以干燥重量计成为50％以下的方式将含纤维素生物质粉碎的工序；工序(2)：使粉碎生物质与碱性水性介质接触从而获得前处理生物质的工序；工序(3)：向前处理生物质中添加水并进行固液分离，将含纤维素固体成分分离的工序；以及工序(4)：将含纤维素固体成分水解。将本发明的工序流程图的一例示于图1中，但本发明的流程不限定于此。
[0034]
对于粉体浆料化了的排水的处理，已知粉体的粉碎度越高，则越不易脱水(参照j.soc.powder technol.，japan，38，177-183(2001)的表2。)。然而，在本发明中，如果将对粉碎到一定的粉碎度的含纤维素生物质进行碱处理而获得的前处理生物质加水、固液分离，则与不进行那样的粉碎的情况相比，意外地固液分离后的含水率减少，由此减少在后期水解时引入的来源于前处理生物质的发酵抑制物质，从而可以获得高纯度的糖液。
[0035]
以下，按照工序对本发明进行说明。
[0036]
所谓含纤维素生物质，是指至少包含纤维素的生物资源。作为含纤维素生物质的适合的例子，可举出蔗渣、柳枝稷、象草、斑茅、玉米秸秆、秸杆(稻秸、麦杆)、油棕空果串等草本系生物质、或树木、木屑、废建材等木质系生物质、以及藻类、海草等来源于水生环境的生物质、玉米外皮、小麦外皮、大豆外皮、稻壳、从木薯提取了淀粉后的残渣(木薯粕)等谷物皮类生物质等。优选为蔗渣、稻秸、油棕空果串等草本系生物质。
[0037]
含纤维素生物质的含水率没有特别限定，优选的范围例如为3％程度以上、3％程度以上且60％程度以下、5％程度以上、5％程度以上且60％程度以下、5％程度以上且55％程度以下、5％程度以上且50％程度以下。含纤维素生物质的含水率通过在实施例中详述的方法测定。
[0038]
在工序(1)中，将含纤维素生物质粉碎到成为特定的粉碎度而获得粉碎生物质。粉碎手段没有特别限定，可以使用球磨机、振动磨机、切碎机、锤磨机、维利氏磨粉机、喷射磨机等各种材料的粗粉碎常用的机械而进行。该机械粉碎可以为干式和湿式中的任一者，但优选为干式粉碎。
[0039]
作为工序(1)中获得的粉碎生物质的粉碎程度，进行粉碎直到不通过筛孔为1mm的筛子的重量比例(干燥重量％)以干燥重量计成为50％程度以下，进行粉碎直到优选成为40％程度以上且50％程度以下，更优选成为40程度％以上且45程度％以下或45％程度以上且50％程度以下，从而与不进行这样的粉碎的情况相比，意外地固液分离后的含水率减少，由此可以减少在后期水解时引入的来源于前处理生物质的发酵抑制物质。粉碎程度通过将粉碎生物质干燥，使含水率为20％以下后使粉碎生物质过筛孔1mm的筛子而进行评价。另外，在本说明书中，如果不通过筛孔1mm的筛子的粉碎生物质的重量比例(干燥重量％)低，则有时表达粉碎度高。筛子的方法/条件按照iso 2591-1。
[0040]
在工序(2)中，使工序(1)中获得的粉碎生物质与碱性水性介质接触，从而获得前处理生物质。这里所谓前处理生物质，是指包含为了在后期的工序(4)中使含纤维素生物质有效率地水解而实施了碱处理的含纤维素生物质的固体成分的物质。
[0041]
使工序(1)中获得的粉碎生物质与碱性水性介质接触的方法只要是对于本领域技术人员而言众所周知的含纤维素生物质的碱处理方法，就没有特别限制，优选采用wo2017/170552号所记载的碱处理方法。本方法是使碱性水性介质通液于含纤维素生物质，获得前处理生物质、和富含香豆酸、阿魏酸的碱处理液的方法，在本发明中只要使碱性水性介质通液于粉碎生物质即可。
[0042]
作为使碱性水性介质通液于粉碎生物质的方法，可举出按照wo2017/170552号所记载的方法，将粉碎生物质和碱性水性介质供给到过滤器，使用该过滤器使粉碎生物质与碱性介质通液的方法。粉碎生物质和碱性水性介质可以预先混合而供给到过滤器，也可以将两者分别供给到过滤器，但优选在被预先供给到过滤器中的粉碎生物质上添加碱性水性
介质。
[0043]
此外，碱性滤液的ph可以为与碱性水性介质同样的范围内，优选的ph的范围例如为7以上且12以下、8以上且12以下，更优选的ph的范围为9以上且12以下，进一步优选的ph的范围为10以上且12以下的范围。碱性滤液的ph具有随着反应进行而降低的倾向。这是因为如果碱反应进行，则可溶性木质素的成分发挥中和剂的作用，能够通过该降低程度来推测反应的进行状态。特别是使粉碎生物质与碱性水性介质接触后(反应后)的粉碎生物质的ph的范围可以通过初始的碱浓度等来适当调整，优选为例如7以上且12.5以下、8以上且12.5以下，更优选的ph的范围为8以上且12以下，进一步优选的ph的范围为8以上且11以下的范围。测定碱性滤液的ph是否在上述范围在评价反应是否进行到对于进行后续水解工序而言充分的水平方面是有效的手段。
[0044]
此外，与粉碎生物质接触中的碱性水性介质优选实质上保持温度。在过滤器具备使碱性水性介质通液于粉碎生物质的过滤部的情况下，从过滤部被过滤的碱性滤液也优选实质上保持温度。保持碱性水性介质、碱性滤液的温度可以通过在过滤器设置公知的保温设备或加热设备来实施。
[0045]
使碱性水性介质接触后从过滤部出来的滤液可以循环而再次与粉碎生物质接触，重复的次数没有特别限定，适合的次数例如为至少2次以上、2次以上且20000以下、2次以上且10000以下、2次以上且1000以下、3次以上且10000以下、3次以上且1000以下或3次以上且100以下。
[0046]
碱性水性介质可举出氨、氨水、包含氢氧化物的水性介质等碱性水溶液，但优选为包含氢氧化钠和/或氢氧化钾的水性介质，更优选为包含氢氧化钠的水性介质，进一步优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾水溶液。
[0047]
碱性水性介质的碱浓度可以通过碱含有性介质中的碱性物质(氢氧化物等碱固体成分)的含量而算出。碱性水性介质的碱浓度的上限值没有特别限定，优选为3、2、1.5、1、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3或0.2重量％左右，下限值优选为0.05、0.1、0.2、0.3、0.4或0.5重量％左右。此外，优选的碱浓度的范围例如为0.05重量％程度以上且0.3重量％程度以下、0.1重量％程度以上且3重量％程度以下、0.1重量％程度以上且2重量％程度以下，更优选的范围为0.1重量％程度以上且2重量％程度、0.25重量％程度以上且1.5重量％程度以下、0.25重量％程度以上且1.5重量％程度以下，进一步优选的范围为0.25重量％程度以上且1.0重量％程度以下。
[0048]
此外，关于碱性水性介质的ph的下限值，只要是碱性，就没有特别限定，但为7以上，优选为ph8以上，更优选为ph9以上，进一步优选为ph10以上。ph的上限值只要是小于ph14，就没有特别限定，但从使碱的使用量少的观点考虑，可以在ph13.5以下设定。此外，优选的ph的范围例如为7以上且13.5以下、8以上且13.5以下，更优选的ph的范围为9以上且13.5以下，进一步优选的ph的范围为10以上且13.5以下的范围。
[0049]
碱性水性介质的温度的上限值没有特别限定，优选为110、100、95、90、80、75、70℃左右，下限值优选为35、40、50、60、65℃左右。此外，优选的碱性水性介质的温度的范围例如为35℃程度以上且100℃程度以下、40℃程度以上且100℃程度以下、50℃程度以上且100℃程度以下、60℃程度以上且100℃程度以下、65℃程度以上且100℃程度以下、80℃程度以上且100℃程度以下，更优选的温度的范围为60℃程度以上且100℃程度以下、65℃程度以上
且100℃程度以下、80℃程度以上且100℃程度以下，进一步优选的温度的范围为65℃程度以上且100℃程度以下或80℃程度以上且100℃程度以下。
[0050]
碱性水性介质与粉碎生物质(干燥重量)的重量比例没有特别限定，优选的范围例如为100：1～2：1、90：1～3：1、50：1～5：1、30：1～5：1、25：1～7：1、25：1～5：1、20：1～5：1。
[0051]
含有碱的水性介质与粉碎生物质(干燥重量)的比例也可以以通过实施例所记载的碱反应量的计算方法算出的碱使用量(也称为碱反应量)作为指标来设定。优选的碱使用量的范围例如为20mg/g程度以上且300mg/g程度以下、30mg/g程度以上且200mg/g程度以下、40mg/g程度以上且200mg/g程度以下、45mg/g程度以上且180mg/g程度以下、45mg/g程度以上且150mg/g程度以下、50mg/g程度以上且120mg/g程度以下、60mg/g程度以上且120mg/g程度以下，更优选的碱使用量的范围为45mg/g程度以上且150mg/g程度以下、50mg/g程度以上且120mg/g程度以下、60mg/g程度以上且120mg/g程度以下。
[0052]
使粉碎生物质与碱性水性介质接触的时间没有特别限定，接触时间例如为20分钟程度以上且72小时程度以下、20分钟程度以上且48小时程度以下、20分钟程度以上且24小时程度以下、30分钟程度以上且48小时程度以下、30分钟程度以上且24小时程度以下、30分钟程度以上且12小时程度以下、30分钟程度以上且6小时程度以下或30分钟程度以上且3小时程度以下。
[0053]
使粉碎生物质与碱性水性介质接触而获得的前处理生物质优选通过本领域技术人员众所周知的方法将前处理生物质分离/回收，供给到后期的工序(3)。在使粉碎生物质与碱性水性介质接触时使用过滤器的情况下，可以将残存于过滤器的固体成分作为前处理生物质而回收。
[0054]
供给到工序(3)的前处理生物质的含水率没有特别限定，优选的范围例如为50重量％程度以上且99重量％程度以下、60重量％程度以上且99重量％程度以下、70重量％程度以上且99重量％程度以下、80重量％程度以上且99重量％程度以下或80重量％程度以上且95重量％程度以下，更优选为80重量％程度以上且99重量％程度以下，进一步优选为80重量％程度以上且95重量％程度以下。前处理生物质的含水率通过在实施例中详述的方法测定。
[0055]
在工序(3)中，关于所得的前处理生物质，出于从前处理生物质分离发酵抑制物质的目的而添加水，进行固液分离。通过本工序，可以减少通过前处理生物质所包含的含纤维素生物质的碱处理而产生的、被视为来源于含纤维素生物质中的木质素的发酵抑制物质。作为发酵抑制物质的具体例，可举出甲酸、乙酸、柠檬酸、乳酸这样的有机酸、阿魏酸、香豆酸、香草醛、香草酸、乙酰香草醛、4-羟基苯甲酸、丁香酸、没食子酸这样的芳香族化合物、hmf、糠醛这样的呋喃系化合物。
[0056]
作为添加于前处理生物质的水的量，以前处理生物质(干燥重量)与添加的水的重量比例计，没有特别限定，优选的范围例如为1：1～1：100、1：1～1：50、1：1～1：30、1：1～1：20、1：1～1：10、1：1～1：5、1：1～1：3。
[0057]
作为添加于前处理生物质的水的ph，没有特别限定，优选的范围例如为3～9、3～8、3～7、4～9、4～8、4～7、5～9、5～8、5～7。
[0058]
作为添加于前处理生物质的水的温度，没有特别限定，优选的范围例如为10～60℃、10～50℃、10～40℃、20～60℃、20～50℃、20～40℃、30～60℃、30～50℃、30～40℃。
[0059]
作为水向前处理生物质的添加方法，可以在反应槽中将前处理生物质与添加的水混合，也可以在反应槽具有搅拌机。此外，反应槽只要是使前处理生物质与添加的水可以接触就无论形状如何。此外，前处理生物质可以通过输送带、自然落下等而输送到反应槽。此外，只要前处理生物质与水可以接触，即使不是在反应槽，也可以在输送带等的输送中添加水。
[0060]
作为在固液分离中使用的装置，可以应用离心分离、压榨等，优选为压榨。作为压榨，有螺旋压机、带压机、压滤机等，但优选为螺旋压机。
[0061]
从使来源于前处理生物质的发酵抑制物质减少这样的观点考虑，固液分离后的含纤维素固体成分的含水率优选为50重量％程度以上且85重量％程度以下，更优选为50重量％程度以上且小于70重量％程度。含纤维素固体成分的含水率通过实施例所记载的含水率的测定方法测定。
[0062]
含纤维素固体成分中的碱性水性介质的含量优选为5mg/g-生物质程度以上且40mg/g-生物质程度以下，更优选为7mg/g-生物质程度以上且35mg/g-生物质程度以下，进一步优选为10mg/g-生物质程度以上且30mg/g-生物质程度以下。通过将含纤维素固体成分中的碱性水性介质的含量减少到上述范围，从而可以减少在后期水解时引入的来源于前处理生物质的发酵抑制物质。
[0063]
在工序(4)中，将含纤维素固体成分水解而获得糖液。在水解工序中，可以应用酸水解、碱水解、酶水解等公知的水解法，但优选将含纤维素固体成分在水介质中用酶进行水解处理。通过这样的酶水解工序而获得的糖液例如可以作为含有以葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖、木二糖、纤维二糖为代表的寡糖和/或单糖的水溶液而获得。
[0064]
所使用的酶只要是纤维素或半纤维素水解酶，就没有特别限定，例如，可以为比较便宜的市售品，作为纤维素酶酶剂，可以使用作为来源于枝顶孢属的酶的“枝顶孢属纤维素酶”(meiji seika
ファルマ
株式会社)、作为来源于木霉属的酶的
“アクセルレース
·
デュエット”
(
ダニスコ
·
ジャパン
社)，“celluclast”1.5l(
ノボザイム
社)等。作为半纤维素酶酶剂，可以使用“optimash bg”(
ジェネンコア
社)等。酶的来源没有特别限定，但更优选为来源于丝状菌的酶。来源于丝状菌的酶丰富地包含纤维素酶、半纤维素酶、β-葡糖苷酶等来源于含纤维素生物质的多糖的分解酶，在对进行了碱处理后的生物质进行水解反应方面是有利的。
[0065]
所使用的酶可以考虑酶剂的性质、所希望的制品的组成等而单独或组合使用。此外，适合的酶的量也没有特别限定，可以适当确定。这样的酶的量例如可以为每1g原料基质0.01g以上且1g以下，优选为0.001g以上且0.1g以下。酶水解的温度、ph和时间可以根据酶的性质、组合等来适当设定。作为适合的范围，例如，温度为30以上且60℃以下，更优选为35℃以上且50℃以下。此外，ph例如为ph3以上且8以下，优选为ph4以上且7以下。此外，反应时间例如为1小时以上且48小时以下，优选为6小时以上且24小时以下。
[0066]
在工序(4)中获得的糖液中的葡萄糖、木糖或木二糖的浓度没有特别限定，可以通过调节各工序的反应条件等来适当设定。作为适合的葡萄糖浓度，例如为5g/l程度以上且1000g/l程度以下、5g/l程度以上且700g/l程度以下、5g/l程度以上且550g/l程度以下或10g/l程度以上且550g/l程度以下。此外，作为适合的木糖浓度，例如为1g/l程度以上且100g/l、1g/l程度以上且50g/l程度以下或1g/l程度以上且10g/l程度以下。此外，作为适合
的木二糖浓度，例如为1g/l程度以上且100g/l、1g/l程度以上且50g/l程度以下、1g/l程度以上且20g/l程度以下或1g/l程度以上且15g/l程度以下。
[0067]
在工序(4)中制造的糖液能够直接被用于各种产业用途，但可以根据需要进行后处理，具体而言，可以实施膜处理、离心分离、浓缩、干燥等处理。
[0068]
作为在工序(4)中制造的糖液的优选的膜处理，可举出纳滤膜或反渗透膜处理。
[0069]
所谓纳滤膜，也被称为纳米过滤器(纳米过滤膜，nf膜)，是一般被定义为“一价离子透过，阻止二价离子的膜”的膜。是可以认为具有数纳米左右的微小空隙的膜，主要为了阻止水中的微小粒子、分子、离子、盐类等而使用。
[0070]
所谓反渗透膜，也被称为ro膜，是一般被定义为“包含1价离子而具有脱盐功能的膜”的膜，是可以认为具有数埃～数纳米左右的超微小空隙的膜，主要用于海水淡水化、超纯水制造等离子成分除去。
[0071]
所谓纳滤膜或反渗透膜处理，是使在工序(4)中制造的糖液通过纳滤膜或反渗透膜处理进行过滤，将溶解了的糖、特别是葡萄糖、木糖这样的单糖、木二糖、纤维二糖这样的寡糖阻止或过滤分离到膜的非透过侧，使残存于糖液的发酵抑制物质作为透过液使其透过的处理，可以通过wo2010/067785号所记载的方法实施。
[0072]
从纳滤膜或反渗透膜的非透过侧回收的糖液与膜处理前相比，发酵抑制物质进一步减少，与该膜处理前相比，可以提高发酵性能，进一步，从纳滤膜或反渗透膜的透过侧回收的透过水可以作为上述工序(3)中的添加于前处理生物质的水而使用(工序(5))。通过本工序，可以获得能够减少全部工序中的水的使用量，并且可以通过工序(3)的固液分离而进一步除去作为发酵抑制物质的芳香族化合物这样的预料之外的效果。
[0073]
实施例
[0074]
以下，通过实施例具体地说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。此外，只要没有特别指出，本说明书所记载的单位和测定方法采用日本工业标准(jis)。
[0075]
本实施例中的各种分析方法如下所述。
[0076]
[糖浓度的测定方法]
[0077]
在各实施例、比较例中获得的糖化液所包含的糖浓度在下述所示的高效液相色谱(hplc)条件下，通过与标准品的比较来定量。
[0078]
柱：luna nh2(phenomenex社制)
[0079]
流动相：超纯水；乙腈＝25：75
[0080]
流速：0.6ml/min
[0081]
反应液：无
[0082]
检测方法：ri(差示折射率)
[0083]
温度：30℃。
[0084]
[呋喃系/芳香族系化合物的浓度的测定方法]
[0085]
糖液所包含的呋喃系化合物(hmf、糠醛)和酚系化合物(香草醛等)的浓度在以下所示的条件下通过hplc进行分析，通过与标准品的比较来定量。
[0086]
柱：synergi hidrorp 4.6mm
×
250mm(phenomenex制)
[0087]
流动相：乙腈-0.1％h3po4(流速1.0ml/min)检测方法：uv(283nm)
[0088]
温度：40℃。
[0089]
[有机酸的浓度的测定方法]
[0090]
糖液所包含的有机酸(乙酸、甲酸)在以下所示的条件下通过hplc进行分析，通过与标准品的比较来定量。
[0091]
柱：shim-pack spr-h与shim-pack scr101h(株式会社岛津制作所制)的串联
[0092]
流动相：5mm对甲苯磺酸(流速0.8ml/min)
[0093]
反应液：5mm对甲苯磺酸，20mm bis-tris，0.1mm edta
·
2na(流速0.8ml/min)
[0094]
检测方法：电导率
[0095]
温度：45℃。
[0096]
[含水率的测定方法]
[0097]
测定了在以下实验中使用的含纤维素生物质、前处理生物质、含纤维素固体成分的含水率。关于含水率(重量％；以下仅以％表示)，使用红外线水分计(“fd-720”，
ケット
科学研究所制)，将试样保持于120℃的温度，测定了作为由蒸发后的稳定值与初始值的差值获得的值的含水率。
[0098]
将通过本方法测定的各种含纤维素生物质的含水率示于表1中作为参考。蔗渣、稻秸、油棕空果串被分类为草本系生物质。
[0099]
[表1]
[0100]
原料含水率蔗渣50％稻秸10％油棕空果串15％木屑(杉)5％
[0101]
[碱反应量的计算方法]
[0102]
关于碱反应量的计算方法，例如在对含水率x(％)的含纤维素生物质原料a(g)，添加y(％)的氢氧化钠水溶液b(g)进行反应的情况下，由以下式1计算出碱的反应量(单位：mg/g-干生物质)。
[0103]
碱反应量＝y
×b×
1000/{(100-x)
×
a}
······
(式1)。
[0104]
比较参考例1：水热处理时的蔗渣粉碎度与含纤维素固体成分含水率的关系
[0105]
作为工序(1)，将含水率50％的蔗渣使用切碎机(奈良机械制作所株式会社制，
バリオニクス
brx-400)而将蔗渣粉碎了。粉碎条件是，将切碎机的筛网孔径设定为30mm，一边以旋转速度600rpm、供给速度1000kg/hr供给一边进行了粉碎。为了测定干燥重量比例使粉碎生物质干燥为含水率20％，在iso 2591-1的条件下过筛孔1mm的筛子，测定了不通过的重量比例，结果为45％。
[0106]
作为工序(2)，将粉碎后(含水率50％)的蔗渣在高压下以180℃、固体成分5％进行了10分钟水热处理。将所得的前处理蔗渣用筛孔3mm的不锈钢制笊篱(开口率：30％)过滤，将残留在笊篱的上面的固体成分(前处理生物质)相对于笊篱面用手按压压榨。所得的前处理生物质的含水率为90％。
[0107]
作为工序(3)，在前处理生物质中添加固体成分(干燥重量)的1.6倍量的水，将添加了水的前处理生物质用实验室用小型螺旋压机(富国工业株式会社制hx100，频率10hz)进行了固液分离。测定了固液分离后的含纤维素固体成分的含水率，结果含水率为75％。将
结果示于表2中。
[0108]
比较参考例2：水热处理时的蔗渣粉碎度与含纤维素固体成分含水率的关系
[0109]
作为粉碎条件，使切碎机的筛网孔径为40mm，除此以外，在与比较例1同样的条件下实施。此外，为了测定干燥重量比例，使粉碎生物质干燥为含水率20％，在iso 2591-1的条件下过筛孔1mm的筛子，测定了不通过的重量比例，结果为50％。此外，固液分离后的含纤维素固体成分的含水率为73％。将结果示于表2中。
[0110]
比较参考例3：水热处理时的蔗渣粉碎度与含纤维素固体成分含水率的关系
[0111]
对于粉碎条件，使切碎机的筛网孔径为50mm，除此以外，在与比较例1同样的条件下实施。此外，为了测定干燥重量比例，使粉碎生物质干燥为含水率20％，在iso 2591-1的条件下过筛孔1mm的筛子，测定了不通过的重量比例，结果为55％。此外，固液分离后的含纤维素固体成分的含水率为70％。将结果示于表2中。
[0112]
比较参考例4：碱处理时的蔗渣粉碎度与含纤维素固体成分含水率的关系
[0113]
作为工序(1)，对于粉碎条件，使切碎机的筛网孔径为50mm，除此以外，在与比较例3相同的粉碎条件下进行了粉碎。为了测定干燥重量比例，使粉碎生物质干燥为含水率20％，在iso 2591-1的条件下过筛孔1mm的筛子，测定了不通过的重量比例，结果为55％。
[0114]
作为工序(2)，将所得的粉碎蔗渣(含水率50％)5.0kg投入到多功能提取机(
イズミフードマシナリ
社制)中，从上述多功能提取机的罐上部的喷雾球添加规定浓度的氢氧化钠水溶液45kg(初始温度：90℃，ph为约13附近)，再次从喷雾球加入从附设在罐内的过滤网通过自重过滤而获得的液体(碱性滤液)，重复该操作。另外，在从过滤网到上部的喷雾球之间设置加温的机构而一边监视温度一边进行了规定时间的反应。在反应中，以碱性滤液不低于90℃的方式调整。此外，不使用附设于上述多功能提取机的搅拌叶片，蔗渣和含纤维素固体成分放置在过滤网上，不进行用搅拌叶片等整理形状、或浆料化的动作。使碱性滤液持续循环规定的反应时间。将所得的样品用筛孔3mm的不锈钢制笊篱(开口率：30％)进一步过滤，将残留在笊篱的上面的固体成分(前处理生物质)相对于笊篱面用手按压压榨。所得的前处理生物质的含水率为90％。
[0115]
作为工序(3)，在前处理生物质中添加固体成分(干燥重量)的1.6倍量的水，将前处理生物质用实验室用小型螺旋压机进行了固液分离。测定了固液分离后的含纤维素固体成分的含水率，结果含水率为75％。将结果示于表2中。
[0116]
参考例1：碱处理时的蔗渣粉碎度与含纤维素固体成分含水率的关系
[0117]
对于粉碎条件，使切碎机的筛网孔径为40mm，除此以外，在与比较参考例4同样的条件下实施。此外，为了测定干燥重量比例，使粉碎生物质干燥为含水率20％，在iso 2591-1的条件下过筛孔1mm的筛子，测定了不通过的重量比例，结果为50％。此外，固液分离后的含纤维素固体成分的含水率为64％。将结果示于表2中。
[0118]
参考例2：碱处理时的蔗渣粉碎度与含纤维素固体成分含水率的关系
[0119]
对于粉碎条件，使切碎机的筛网孔径为30mm，除此以外，在与比较参考例4同样的条件下实施。此外，为了测定干燥重量比例使粉碎生物质干燥为含水率20％，在iso 2591-1的条件下过筛孔1mm的筛子，测定了重量比例，结果为45％。此外，固液分离后的含纤维素固体成分的含水率为60％。将结果示于表2中。
[0120]
[表2]
[0121][0122]
如由表1可知的那样，在前处理为水热处理的情况下，随着粉碎生物质的不通过筛孔1mm的筛子的比例(干燥重量％)降低(粉碎度提高)，固液分离后的含纤维素固体成分含水率(％)提高，是与在粉体浆料化了的排水的处理中粉体的粉碎度越高，则越不易脱水这样的本领域技术人员众所周知的信息(参照j.soc.powder technol.，japan，38，177-183(2001)的表2。)一致的结果。另一方面，在前处理为碱处理的情况下，随着粉碎生物质的不通过筛孔1mm的筛子的比例(干燥重量％)降低(粉碎度提高)，与本领域技术人员众所周知的信息相反，固液分离后的含纤维素固体成分含水率(％)降低，发现通过提高粉碎生物质的粉碎度，从而可以减少在通过后期的水解而制造糖液时混入的来源于前处理的发酵抑制物质的可能性。
[0123]
比较例1：由蔗渣制造糖液的制造例(工序(1)和(3)未实施)
[0124]
实施与比较参考例4相同的粉碎条件、前处理条件，获得了前处理生物质。所得的前处理生物质不供于作为工序(3)的添加水/固液分离，作为工序(4)以干基的固体成分浓度成为5％、ph成为5.0的方式添加纯水和35％盐酸，制作出包含含纤维素固体成分的浆料液。在所得的浆料液500ml中，添加作为
ダニスコ
·
ジャパン
株式会社制的酶的
“アクセルレース
·
デュエット”
5ml，将浆料温度维持在50℃而时常进行搅拌而进行了8小时反应。测定所得的反应液的糖、乙酸、芳香族化合物浓度，求出相对于所得的葡萄糖100g的乙酸、香豆酸重量，将其结果示于表3中。
[0125]
比较例2：由蔗渣制造糖液的制造例(工序(1)未实施)
[0126]
实施了与比较参考例4相同的粉碎条件、前处理条件、添加水/固液分离条件。使用固液分离后的含纤维素固体成分，作为工序(4)而实施了与比较例1同样的水解操作。测定所得的反应液的糖、乙酸、芳香族化合物浓度，求出相对于所得的葡萄糖100g的乙酸、香豆酸重量，将其结果示于表3中。
[0127]
比较例3：由蔗渣制造糖液的制造例(工序(3)未实施)
[0128]
对于粉碎条件，使切碎机的筛网孔径为40mm，在前处理生物质中不添加水而进行了固液分离，除此以外，实施了与比较参考例4同样的操作。使用所得的固液分离后的含纤维素固体成分，作为工序(4)而实施了与比较例1同样的水解操作。测定所得的反应液的糖、乙酸、芳香族化合物浓度，求出相对于所得的葡萄糖100g的乙酸、香豆酸重量，将其结果示
于表3中。
[0129]
实施例1：由蔗渣制造糖液的制造例(工序(1)～(4)实施)
[0130]
使用在参考例1中获得的固液分离后的含纤维素固体成分，作为工序(4)而实施了与比较例1同样的水解操作。测定所得的反应液的糖、乙酸、芳香族化合物浓度，求出相对于所得的葡萄糖100g的乙酸、香豆酸重量，将其结果示于表3中。
[0131]
实施例2：由蔗渣制造糖液的制造例(工序(1)～(4)实施)
[0132]
使用在参考例2中获得的固液分离后的含纤维素固体成分，作为工序(4)而实施了与比较例1同样的水解操作。测定所得的反应液的糖、乙酸、芳香族化合物浓度，求出相对于所得的葡萄糖100g的乙酸、香豆酸重量，将其结果示于表3中。
[0133]
实施例3：由蔗渣制造糖液的制造例(工序(1)～(5)实施)
[0134]
将在实施例1中获得的工序(4)的水解后的糖液通过离心分离(斎藤遠心機工業株式会社制，2,000rpm)而进行固液分离后，使用微滤膜(
ミリポア
社制，细孔径0.05μmpvdf膜)进行了过滤后，使其通过反渗透膜(東
レ
株式会社制，交联全芳香族聚酰胺系反渗透膜utc80)，作为浓缩液而回收糖液，以被浓缩直到原水的4分之1的方式作为透过液而回收了水。
[0135]
再次，在与实施例1同样的条件下实施直到工序(1)～(4)，工序(3)中的水的添加使用了作为上述反渗透膜的透过液而回收的水(工序(5))。测定作为工序(4)获得的糖液的糖、乙酸、芳香族化合物浓度，求出相对于所得的葡萄糖100g的乙酸、香豆酸重量，将其结果示于表3中。
[0136]
[表3]
[0137][0138]
如由表3可知的那样，与未实施工序(1)～(4)的全部的比较例1～3相比，在实施例1～3中相对于葡萄糖的乙酸、香豆酸重量相对减少了。特别是，由比较例2以及实施例1和2的比较结果明确了，如果作为粉体生物质的粉碎度而不通过筛孔1mm的筛子的重量比例(干燥重量％)超过50％，则糖液中的发酵抑制物质的浓度提高。此外，由实施例1和3的结果明确了，通过实施工序(5)从而糖液中的香豆酸浓度进一步减少。